非定常Navier-Stokes方程基于完全重叠型区域分解的有限元并行算法

基于完全重叠型区域分解技巧,提出三种求解非定常Navier-Stokes方程的有限元并行算法.其基本思想是首先对空间施行完全重叠区域分解,然后各个处理器使用向后Euler格式独立并行求解关于时间t的常微分方程;对于非线性的对流项,分别采用半隐格式和全隐格式进行处理.算法中每个处理器所负责的子问题是一个全局问题,它定义在整个求解区域上,但绝大部分自由度来自其所负责的子区域,从而使得算法实现简单,通信需求少.数值算例验证了算法的有效性及其良好的并行性能.

非定常Stokes方程一种基于完全重叠型区域分解的有限元并行算法

基于完全重叠型区域分解技巧,本文提出了一种求解非定常Stokes方程的有限元并行算法。该算法的基本思想是首先对空间施行完全重叠型区域分解,然后各个处理器使用向后Euler格式独立并行求解关于时间t的常微分方程;在整个关于时间的迭代过程中,无需处理器间的通信,具有良好的并行性能。该算法中每个处理器所负责的子问题是一个全局问题,它定义在整个求解区域上,但绝大部分自由度来自其所负责的子区域,从而使得该算法稍加修改现有的串行程序即可实现相应的并行计算,实现简单,具有重要的使用价值。同时通过数值算例,在曙光集群并行机上编程实现了上述算法,验证了其有效性。

扩散问题的一种非重叠型区域分解算法

研究外区域 Helmholtz问题的一种区域分解算法。将无界区域分解成为一些不重叠的子区域 ,自然积分算子被用作计算区域外边界上的人工边界条件。在能量范数意义下给出了算法的收敛性。最后讨论了数值离散化问题 ,并给出了相应的数值例子。

求解具有长条型内边界的二维调和外问题的一种非重叠型区域分解算法

以二维调和外问题为例 ,提出一种带椭圆型人工边界的非重叠型区域分解算法 .理论分析及数值实验表明 ,用该方法求解带长条型内边界的外问题是十分有效的 .

基于自然边界归化的非重叠型区域分解算法

基于半平面上的自然边界归化理论,给出了一类带凹槽的半无界区域上椭圆型方程边值问题的非重叠型区域分解算法。证明了算法具有与有限元剖分网格参数无关的收敛性,适当选取松弛因子,算法是几何收敛的,并给出了松弛因子的一般取值,数值例子表明了算法的有效性。

重叠型区域分解法在叠片铁心三维涡流场有限元分析中的应用

应用重叠型区域分解法(ODDM)求解复频域非线性各向异性叠片铁心的三维涡流场,并应用复数牛顿-拉夫逊法求解非线性代数方程组。以P21C-M1模型为例,验证了该方法的有效性。

基于自然边界归化的半无界区域上非重叠型区域分解算法

基于半平面上的自然边界归化理论,给出一类带凹槽的半无界区域上椭圆型方程边值问题的非重叠型区域分解算法.证明算法具有与有限元剖分网格参数无关的收敛性,适当选取松弛因子,算法是几何收敛的,同时给出松弛因子的一般取值.

椭圆边界问题的基于自然边界归化的重叠型区域分解算法

对于椭圆边界问题,基于自然边界归化方法,提出了一种新的重叠型区域分解算法,得到了一个控制收敛速度定理。

基于自然边界归化的半无界区域上的重叠型区域分解算法

基于半平面上的自然边界归化理论,给出了一类带凹槽的半无界区域上椭圆型方程边值问题的重叠型区域分解算法,并证明了该算法的几何收敛性,数值例子表明了算法的有效性.

电磁场积分方程全等形子域的重叠型区域分解算法

提出一种电磁场表面积分方程全等形子域的重叠型区域分解算法.该算法在全等形子域上形成一致网格并使所有子域的自作用矩阵共享一个"内-内"子矩阵,显著减少了区域分解算法的内存需求和阻抗矩阵的填充时间.文中给出的多个算例表明,该算法能得到与矩量法和重叠型区域分解法相一致的计算结果,同时有效减少了对内存的需求和所用的计算时间,从而验证了算法的正确性和有效性.

基于重叠型区域分解的时域积分方程法

时域平面波算法可以降低时域积分方程的计算复杂度以及内存消耗,但是时域积分方程的阻抗矩阵的近场部分元素无法减少,内存消耗依然很大。提出了利用重叠型区域分解法降低时域积分方程的内存需求,通过采取划分子区域,利用特征基函数法降低阻抗矩阵规模的方法,降低了内存消耗。数值算例验证了重叠型区域分解法结合时域积分方程能有效地用于瞬态电磁散射问题的分析。

基于重叠型区域分解的部分元等效电路算法

部分元等效电路(PEEC)是一种用于联合分析场和电路的全波工具,但是其直接求解方法不适合大规模复杂结构。基于两个子域的区域分解方案,本文提出了一种基于重叠型区域分解的部分元等效电路的组合算法(PEEC-2ODDM)。该算法建立两个子域上的等效网络,利用子网络间的受控电压源实现子区域间耦合作用,并通过区域间迭代以实现较大规模的全局PEEC分而治之求解。一个简单的微带传输线结构验证了该算法的可行性和有效性。

基于自然边界归化的椭圆外区域各向异性问题的重叠型区域分解算法

以Helmholtz方程为例,基于坐标变换及自然边界归化理论,提出了一种带圆型人工边界的重叠型区域分解算法.构造其算法并讨论其相应的收敛性,证明了算法是几何收敛的.

大地电磁非重叠型区域分解算法子域边界条件比较

区域分解算法已成为大规模工程数值模拟的有力手段,也开始应用于地球物理多维问题上,该文采用非重叠型区域分解算法进行大地电磁(MT)二维正演模拟,将MT问题的求解区域划分为2个非重叠子域,子域间分别采用Dirichlet-Neumann条件与Neumann-Neumann条件进行迭代求解,比较了2种条件的迭代误差变化情况。结果表明,2种边界条件的迭代误差随迭代次数呈指数衰减,Neumann-Neumann条件衰减速度相对较快,Dirichlet-Neumann条件的误差值相对较低,先达到最小误差值。

二维Helmholtz方程Dirichlet问题的重叠型区域分解算法:并行交替法

探讨Helmholtz方程的Dirichlet问题的重叠型区域分解方法,建立离散的算法格式,证明近似解的误差估计。

椭圆方程约束的最优边界控制问题的非重叠型区域分解迭代方法

研究了一类椭圆方程约束的最优边界控制问题的数值求解方法。为了避免运用传统数值方法所产生庞大的计算量,我们采用非重叠型区域分解迭代方法。即:将求解区域Ω分解成若干个非重叠子区域,把上述的最优边界控制问题分解成这些子区域上的局部问题,这些局部问题间的内边界条件采用Robin条件。建立了求解这些局部问题的迭代格式,推导证明了迭代格式的收敛性。最后,给出一个数值算例,验证了迭代格式的有效性。

基于非重叠区域分解算法的大地电磁法二维正演模拟

区域分解算法采用分而治之的思想,将大规模问题转化为若干个小问题进行求解,已成为大规模数值计算领域的常用算法之一。将非重叠区域分解算法引入到大地电磁法二维正演模拟中。首先将整个求解区域分解为多个互不重叠的子域,子域之间共享边界元素;然后对每个子域采用有限差分进行离散,采用Schur补偿算法解耦得到共享边界节点上的未知数,并作为子域问题的边界条件得到关于子域内部节点的线性方程组;最后,利用直接求解算法对上述方程组进行求解,实现了大地电磁法二维正演。该算法的准确性和可行性通过多个地电模型的对比试算得到了验证。此外,还统计分析了采用不同子域分区方式和分解个数时的计算耗时,结果表明子域分区的方式对计算效率影响不大,但子域分解个数的影响则较大,进行区域分解时需要选择合适的子域个数。

U型埋管周围温度场的边界元区域分解算法

将U型垂直埋管地源热泵系统的稳态温度场分布归结为不同深度地层中分片常系数不连续介质的混合边值问题,应用基于边界元的非重叠型区域分解法把计算区域分解成2个子区域进行并行计算,在公共界面上满足温度和单位换热量的连续性.结果表明,对于土壤热源地下50m U型垂直埋管周围土壤的稳态温度场问题,其计算值与实验结果吻合良好,并进一步分析了不同土壤物性和不同回填材料对土壤温度分布的影响.

解单障碍问题的Lagrangian乘子非匹配网格区域分解法

针对二阶椭圆型单障碍问题提出了一类基于非匹配网格的Lagrang ian乘子非重叠型区域分解方法.并在适当条件下给出了该方法的收敛性分析和收敛速度估计.

无界区域各向异性椭圆边值问题的一种Schwarz交替法

本文研究一种求解无界区域各向异性椭圆边值问题的基于有限元法和自然边界元法的Schwarz交替法,通过引入椭圆人工边界解决长条形边界外区域无界性并克服小系数困难,根据投影理论得到在1-范数意义下的几何收敛性,由Fourier分析得到迭代收敛速度的依赖于子区域交叠程度、准确解最低频率和各向异性系数的最优表达式。数值实例印证上述收敛理论,并表现这类实际应用。